Էլեկտրամագնիսական ծավալացման հիմքով կաբելի եռանիստության չափման ընթացքում դիտարկվող առաջընթացը. Նշումների ներկայացումը և ճշգրտության բարձրացումը

Առաջին հերթին գլխավոր մի դժվարություն օնլայն կաբելի էքսցենտրիսիտետի չափման ընթացքում է կաբելի բարձր արագությամբ շարժումը։ Սա պահանջում է ոչ կոնտակտային չափման սարքավորում, որը կարող է կառավարել կաբելի տրամադրումը։ X-ճառագայթային կաբելի էքսցենտրիսիտետի չափիչները, որոնք հիմնված են օպտիկական փոխանցման նկարագրության վրա, չափում են բազմաշերտ կոնտուրի չափերը հաշվարկելու համար կոնդուկտորների երկրաչափական կենտրոնը հարաբերական իզոլացիայի էքսցենտրիսիտետի նկատմամբ։ Այնուամենայնիվ, դրանք ունեն որոշ թերություններ. արագ չափման արագություն (մի քանի անգամ ընթացիկ վայրկյանում), կաբելի տրամադրումից առաջացած սխալների ավելացում և բարձր արժեք։

1 Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հիմնավորված կաբելի էքսցենտրիսիտետի չափիչների սկզբունքը

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հիմնավորված կաբելի էքսցենտրիսիտետի չափիչները համադրում են օպտիկական տրամագծի չափումը և էլեկտրամագնիսական ինդուկցիան կոնդուկտորի հայտնաբերման համար։ Նրանք չափում են կոնդուկտորի էլեկտրական կենտրոնը (գերազանցում երկրաչափական էքսցենտրիսիտետի նկատմամբ), հաստատուն արագությամբ հազարավոր չափումներ ընթացիկ վայրկյանում։ Արագ չափումը նվազում է տրամադրումից առաջացած ազդեցությունը, փոխարինելով X-ճառագայթային սարքավորումը բազմաշերտ չափերի պահանջարարություններ չունեցող դեպքերում։

Հիմա ներմուծված ապրանքները (ըստ հասարակ սկզբունքների) օգտագործում են չորս ինդուկտիվ կոյլեր մագնիսական դաշտերի հայտնաբերման համար (ինչպես նկար 1-ում)։ Որոշ սարքեր որոշում են կոնդուկտորի կենտրոնը հավասար սัญญาնների ուժի համար (եթե հավասար չէ, ուղղում են պատուհանը մոտորներով), այլոք հաշվարկում են կոնդուկտորի կենտրոնը սյունավորված սիգնալի ուժի հիման վրա։

2 Չափման ճշգրտության կառավարում

Մոտորի կարգավորումը ներառում է գործընթաց, որը անհրաժեշտորեն հանգեցնում է հետահարման։ Սա հանգեցնում է իզոլացիայի և կոնդուկտորի չափման դեսինքրոնիզացման, ստեղծելով հետահարման սխալներ՝ ավելի սերիոզ կաբելի տրամադրումը ավելի մեծ սխալներ ստեղծում է։ プラクティスでは、この欠点は次のように現れます：ケーブルの振動が発生すると、偏心測定結果は安定しなくなり、1%を超える変動が生じます。これは実際のケーブルの状態ではなく、装置の測定誤差を反映しています。

ただし、信号強度が等しいことから導体の中心を判断する方法は常に有効ではありません。ビオ・サバールの法則によれば：電流要素Idlによって空間上の任意の点で距離rにある磁束密度Bは以下の式で表されます：

この式は、磁束密度が距離の2乗に反比例し、方向角θの正弦に比例することを示しています（図2参照）。

これを基に、空間上の4点における磁場強度の関係をシミュレーション計算しました。便宜上、図3のようなモデルを設定しました。

点1、2、3、4は直交対称に配置され、Oを中心点とします。電流要素が2軸と3軸の中線OP上を移動すると、公式(1)によれば、電流要素がOP上の任意の点にあるとき、B1 = B4およびB2 = B3が成立します。したがって、B1/B2の変化を角度θについて調べるだけでよいです。計算により一連のデータが得られ、散布トレンドグラフが生成されました（表1と図4参照）。

図4から分かるように、トレンドは不規則な曲線です。角度θが増加すると、B1/B2は1から約0.268（最小値）まで減少し、その後再び1に戻ります。4点での磁場が均等になるとき、電流要素は中心Oから遠ざかっています。間隔内では、最小値以外の各値は2つの点を持ち、最小値に近いほど点は近くなります。

これは1つの象限に対して適用され、他の象限でも同様です。4点の磁場強度だけでは導体の中心位置を判断することはできません（磁場はベクトルであり、スカラーではありません）。

したがって、より良い偏心計を開発するためには、外国企業の盲目的な追随を避けなければなりません。新しい原理：P1/P2での磁場方向角θ₁、θ₂を測定して源中心Oを決定します（図5）。

この原理は幾何学的に要約すると次のようになります：三角形は1辺とその2つの隣接する角度によって一意に決定されます。この原理に基づいて、実装には弱い磁場の高速かつ高精度な測定が必要です。

ケーブルの導体は外部の交流フィールドで約10mAの電流を誘導します。センサーはケーブルから一定の距離を置いて配置され、数十nT程度の弱い磁場を検出します—これには高い感度、周波数応答、および低ノイズ（固有のノイズが精度に影響します）が必要です。

3 電磁誘導ベースの偏心計の実装

多くの輸入製品はコイルセンサーを使用していますが、本論文では磁気抵抗センサーを選択しました。小型のセンサーは同じ断面で電磁気と光学的測定を統合し（誤差を最小限に抑え）、センサー間の一貫性が高いです。リソグラフィベースの磁気抵抗センサーは理想的です。一方、輸入のコイルセンサー製品は測定を分離し、非光学的な導体部分を同一として扱うため、誤差が増えます。

磁気抵抗ベースの測定：1秒間に1000回の測定、±2%の再現性（100-200nT）、1000回の平均測定で±0.2%、直線性<0.5%。輸入製品との比較は限定的（データなし）。

高速LED×CCD光学測定との組み合わせにより、リアルタイムの偏心測定が可能になります（図6）。

各測定時に、絶縁層の4点（A, B, C, D）と導体中心点Pの位置を同時に取得します。X方向とY方向の偏心度および総偏心度は以下の式で計算されます：

各測定において、e_x、e_y、およびeは一定数のサンプルを平均化して最終的な偏心度結果としています。同心度を表示するには、Concentricity = 1 - Eccentricityを使用します。Δx/Δy（X/Y方向の偏差）は、押出し機ヘッドのリアルタイム調整を可能にし、自動ケーブル偏心度補正を行います。

高速測定により振動による誤差が減少します：1秒間に1000回の測定で千分の一単位の精度を達成します。多くの輸入製品（数百回/秒）は、導体が中心にあることを前提とした偏心度精度を主張しています（外径精度と一致し、±μmの絶対値で与えられるが、パーセントでなく、準拠していない）。

3.1 LED×CCD直径測定

テレセントリック光学を基に、光遮断を利用して明暗のCCD領域を作成します。アルゴリズムはエッジを分析して寸法を計算します。グローバルCCD露光（同時にピクセルを感知）は、振動によるエッジのぼけ（垂直→傾斜線）を引き起こしますが、アルゴリズムはエッジを解消し、誤差を排除します。

3.2 光学直径測定に関する注意事項

焦点ではないが重要な点：ケーブルの偏心度測定には、4つの絶縁層頂点位置（寸法だけでなく）のリアルタイム光学キャプチャが必要です。モータースキャンレーザー方式は非同期測定誤差のリスクがあります。したがって、光学と電磁気測定の同期化は、装置開発にとって重要です。

4 結論

電磁誘導ベースの装置は導体の電気中心を高速に測定でき、コストも低く、利点があります。輸入製品の電磁気測定の欠点に対処し、新たな光電磁ケーブル偏心計（千分の一単位精度）を開発しました。技術は進化し続け、将来の材料の進歩により、さらに高精度化が可能になり、業界の発展を促進します。